Многоступенчатая пульсационная машина Советский патент 1986 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения холода на криогенных уровнях температур, а более конкретно к многоступенчатым пульсационным машинам, реализующим замкнутый рабочий цикл.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности и снижение уровня получаемых температур термостатирования.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой пульсационной машины, имеющей три ступени охлаждения; на фиг. 2 - схема машины с двумя ступенями охлаждения; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сече.1ие Б-Б на фиг. 2.

Пульсационная машина содержит цилиндр 1 с размещен.ным в нем поршнем 2 детандера-компрессора. Поршень 2 и цилиндр 1 образуют герметичные друг относительно друга полости 3-5, сообщенные с соответствующими холодильниками 6-8, которые могут быть объединены в моноблок либо выполнены отдельно для каждой ступени. Первая ступень охлаждения подключена к холодильнику 6 и включает последовательно расположенные регенератор 9, рефрижератор 10, пульсационную трубу 11, неподвижный газораспределитель 12, концевой холодильник 13 и ресивер 14. Вторая и третья ступени также содержат соответственно холодильники 7 и 8, регенераторы 15 и 16, рефрижераторы 17 и 18, пульсационные трубы 19 и 20, газораспределители 21 и 22, концевые холодильники 23 и 24, ресиверы 25 и 26. Кроме того, в этих ступенях между холодильником 7(8) и основным регенератором 15(16) установлены соответственно дополнительный регенератор 27(28) и промежуточный теплообменник 29(30). Рефрижератор 10 первой и 17 второй ступеней охлаждения имеют тепловую связь соответственно с промежуточными теплообменниками 29 и 30 второй и третьей ступеней. Тепловая связь может осуществляться за счет теплопроводности по металлу в аппарате матричного типа (показано для двухступенчатой машины), набранного из чередующихся пластин 31 и проставок 32. Пластины 31 имеют каналы 33 для прохода газа в рефрижераторе 10 первой и каналы 34 в промежуточном теплообменнике 29 второй ступени (фиг. 2 и 4). Этот аппарат может быть выполнен в виде монолитной плиты с соответствующими каналами. Все концевые холодильники 13, 23 и 24 размещают на одном температурном уровне. Пульсационные трубы 11, 19 и 20 ступеней могут быть расположены симметрично и вписаны в прямоугольник (фиг. 3).

При работе каждая ступень генерирует холод автономно.

Пульсационная машина работает следующим образом.

При движении поршня 2 детандер а-компрессора слева направо (фиг. 1 и 2) газ сжимается в полости 3 и проходит через холодильник 6 и регенератор 9. В холодильнике 6 его температура понижается до уровня окружающей среды, а на выходе из регенератора 9 она близка к минимальной за цикл. Далее охлажденный газ через рефрижератор 10 поступает в пульсационную трубу 11 и, сжимая порцию остаточного газа,

предварительно находивщегося в ней, проталкивает последнюю через газораспределитель 12 и концевой холодильник 13 (с отводом теплоты сжатия в нем от порции остаточного газа) в ресивер 14. По окончании процесса давление газа в полостях ступени максимально, от системы отведена теплота сжатия, Пульсационная труба 11 заполнена охлажденным газом. Далее порщень 2 перемещают в противоположном направлении. Происходит адиабативное расширение с об0 ратным направлением потоков газа (обратное дутье). В пульсационной трубе 11 генерируется холоде понижением температуры газа до минимального за цикл значения. Часть полученного холода используется полезно в рефрижераторе 10, другая расхо5 дуется для собственных нужд ступени - на понижение температуры насадки регенератора 9, т. е. на подготовку его к последующему прямому дутью.

Вторая и третья ступени охлаждения генерируют холод на более низких температурных уровнях. Последовательность процессов в них подобна описанным для первой ступени. Дополнительные регенераторы 27 и 28 служат для предварительного понижения температуры газа до уровней первой и второй ступеней охлаждения соответстввенно. Тепловые потери последующей ступени охлаждения компенсируются в машине за счет полезного холода предыдущей ступени на уровне ее рабочих температур. За счет этого в нижних ступенях

0 возможно существенное понижение те.мператур газа: в двухступенчатой мащине до 30-40 К, а в трехступенчатой 20 К и ниже.

Формула изобретения

1. Многоступенчатая Пульсационная машина, содержащая детандер-компрессор, холодильник, ступени охлаждения с регенератором, рефрижератором, пульсационной трубой и концевым холодильником в каждой из них и тепловые мосты между смежными ступенями, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности и снижения уровня получаемых температур1ермостатирования, детандер-компрессор выполнен многополостным с одной герметичной полостью в каждой ступени, причем все ступени, кроме первой, содержат дополнительный регенератор и про

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к многоступенчатым пульсационным машинам, реализующим замкнутый рабочий цикл. Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности и снижение уровня получаемых температур термостатирования. Для этого детандер-компрессор выполнен трехступенчатым. Ступени (С) охлаждения образуют между собой и поршнем 2 герметичные камеры 3, 4 и 5. Первая С содержит последовательно установленные холодильник 6, регенератор (Р) 9 и рефрижератор 10. Вторая и третья С дополнительно содержат холодильники 7, 8, .Р 15, 16 и рефрижераторы 17, 18 соответственно. При работе каждая С генерирует холод автономно, а Р 15 и 16 предварительно понижают температуру газа до уровня предыдущей С. 2 з.п. ф-лы. 4 ил. & J 2 3 6 3 7 27 fO ,, I/rI СЛ Ю o 00 о 29 8 ff f7 28 ff 25 2 2ff If/ f// / I I IIIrl 27 W 29 JS /7 J6 Г8 ZO Z} 23 25 uz. 1|7